人工智能实验报告

计算机科学与技术1341901301 陈敏

实验一：知识表示方法

一、实验目的

状态空间表示法是人工智能领域最基本的知识表示方法之一，也是进一步学习状态空间搜索策略的基础，本实验通过牧师与野人渡河的问题，强化学生对知识表示的了解和应用，为人工智能后续环节的课程奠定基础。

二、问题描述

有n个牧师和n个野人准备渡河，但只有一条能容纳c个人的小船，为了防止野人侵犯牧师，要求无论在何处，牧师的人数不得少于野人的人数(除非牧师人数为0)，且假定野人与牧师都会划船，试设计一个算法，确定他们能否渡过河去，若能，则给出小船来回次数最少的最佳方案。

三、基本要求

输入：牧师人数(即野人人数)：n；小船一次最多载人量：c。

输出：若问题无解，则显示Failed，否则，显示Successed输出一组最佳方案。用三元组(X1, X2, X3)表示渡河过程中的状态。并用箭头连接相邻状态以表示迁移过程：初始状态->中间状态->目标状态。

例：当输入n=2，c=2时，输出：221->110->211->010->021->000

其中：X1表示起始岸上的牧师人数；X2表示起始岸上的野人人数；X3表示小船现在位置(1表示起始岸，0表示目的岸)。

要求：写出算法的设计思想和源程序，并以图形用户界面实现人机交互，进行输入和输出结果，如：

Please input n: 2 Please input c: 2

Successed or Failed?: Successed

Optimal Procedure: 221->110->211->010->021->000

四、算法描述

（1）算法基本思想的文字描述；

从初始状态S(n,n,1)出发，形成的有合法且未达状态S11、S12、……、Sli 。再分别从S11、

S12、……、Sli 出发形成所有合法而未达状态S111、S112、…… 、Sli1、Sli2、Sli ……最终

达到目标（0，0，0）（有解），或者找不到合法而未达状态（无解）。若有解，则从目标返回找

前趋状态，前趋状态的前趋状态……直到初始状态。

（2）判别（X1，X2，X3）为合法状态条件：X1=0或X1=n 或X1=X2。

（3）数据结构：

1 栈STACK ，记下“已达”状态及踪迹，并兼作队列。

2 STATE[X1][X2]=

（4）算法基本思想的具体实现：

1 初始化：置STA TE[N+1][N+1][2]中的有状态为“未达”

置队列STACK 空，cond 为当前是否已达到目标： cond=

cond 置初值

2 以S （n,n,1）为始点，置STA TE 为“已达”。S 入队列STACK

3 while （队列STACK 空且未达到目标时）

A{ 取出队头元素地址=>p1，队头元素出队列

B while （未达到目标，且P1有可达、合法、且未到达过的相邻顶点Q ）

if (Q=(000) 则{cond=1,Q 入队列}

否则 {置QW 为“已达”，Q 入队列} /* B 可用函数COMBINE 实现 */

4 if (cond=1)则按队列中前趋指针指示的次序依次输出序列，否则输出“渡河失败”。

5 COMBINE 函数的功能等价于从数量不等的物品，分别选出1件、2件、……C 件物品的

所有组合，同时对每一种组合确定其合法性。

COMBINE （ ）

{ 1 栈SP 初始化（SP 存放已放入物品序号），NUM 为已取出物品个数，NUM=0，i 为准备取

出物品序号，i<=1。

2 do {

while (未达到目标，且所有物品还未取尽，且NUM

{若该种物品已取尽，则取下一种,i++;

取出第i 种物品中一件来，该物来序号（即i ）进栈，NUM++;

判断该状态合法否？！ /* 用函数dicision 实现 */

0 已达 1 未达

0 未达目标

1 已达到目标

}

if (未达到目标，且栈SP不空)

{则读栈SP=>i，将第种物品放回一件：NUM--:退栈；i++;}

}while(未达到目标，且并非所有情况均已列举完)

}

dicision ( )

{ if (当前状态（x1,x2,x3）合法且未达)

则(x1,x2,x3)及前趋指针入队列STACK；

if ((x1,x2,x3)==0,0,0)) 则cond=1;

}

五、源程序

#include

typedef struct node

{

int np; /* The normal people's number at start shore. */

int mp; /* The mad people's number at start shore. */

int shore; /* '0'=end shore,'1'=start shore */

int track; /* The track of the point */

}NODE;

NODE stack[80]; /* The massage from stack[1]*/

int state[80][80][2],n,c,front,back,cond;

void dicision(int t[])

{

int a[4],i;

for(i=0;i<4;i++) a[i]=t[i];

if(a[2]==1)

{

a[0]=n-a[0];

a[1]=n-a[1];

}

if((a[0]==0||a[0]==n||a[0]==a[1]) && state[a[0]][a[1]][a[2]]==1)

{

back++;

stack[back].np=a[0];

stack[back].mp=a[1];

stack[back].shore=a[2];